Correlaciones de diseño para conveccion natural (II)

Para paredes isotérmicas el exponente n es comúnmente de 1/4 para flujo laminar y de 1/3 para flujo turbulento. En el último caso, no importa que la dimensión se use para la longitud caracteristica en Nu y Gr, ya que las longitudes en Nu y en (GrPr)^1/3 se cancelan. Esto significa que para flujo turbulento, el coeficiente convectivo de transferencia de calor es independiente de la longitud característica. Como se observó al principio, el coeficiente de expansión térmica β, que aparece en el número de GRashof, es igual al recíproco de la temperatura del fluido ambiente. Otras propiedades del fluido tales, como viscosidad, conductividad térmica, etc., que aparecen en estos grupos sin dimensiones, se evalúan a una temperatura igual a la media aritmética de la temperatura de la pared, Tw, y la temperatura del fluido ambiente, T∞. A esta temperatura promedio se le llama temperatura de la película, Tf.

Placas verticales, placas horizontales, cilindros, esferas, y espacios encerrados, son algunas de las configuraciones de importancia para un ingeniero especialista en transferencia de calor. Fórmulas de trabajo para estas configuraciones se presentan en seguida para superficies a temperatura constante.

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Conducción radial de calor a través de una esfera hueca

Además del problema de la pared plana, hay otros dos problemas básicos unidimensionales de estado estacionario que consideramos: Dichos problemas son el caso de un cilindro hueco tan largo que las pérdidas en los extremos son desperciables, o bien que sus extremos se encuentran aisladas para evitar pérdida y, además, el caso de una esfera hueca. En ambos problemas, se mantiene constante la temperatura de las superficies interior y exterior. En primer lugar, considere la esfera hueca, como se aprecia en esta figura. Atacamos este problema haciendo un balance de energía en un elemento diferencial de volumen, con el fin de determinar la ecuación diferencial apropiada. Observando que la conducción térmica es constante, que existen condiciones de estado estacionario y que no hay fuentes de calor, escribimos el balance de energía:

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Ejemplo 2: CAPACIDAD CALORICA Y CALOR ESPECIFICO

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